CN103910934A - 抗应力发白剂、添加该剂的聚丙烯复合材料及其制备与应用 - Google Patents

抗应力发白剂、添加该剂的聚丙烯复合材料及其制备与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗应力发白剂、添加该剂的聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。本发明首次将均聚聚丙烯（HPP）与硅橡胶进行共混切粒制备出共聚聚丙烯抗应力发白剂，在制备聚丙烯复合材料时其效果显著，比常用的聚烯烃弹性体以及聚乙烯改善共聚聚丙烯抗应力发白效果好。本发明的抗应力发白聚丙烯复合材料，具有较好的流动性能、刚韧平衡性能，主要应用于汽车内饰件，尤其适用于汽车门内饰板。

Description

抗应力发白剂、添加该剂的聚丙烯复合材料及其制备与应用
技术领域：
    本发明涉及高分子材料改性领域，尤其涉及一种抗应力发白剂、添加该剂的聚丙烯复合材料与制备以及该聚丙烯复合材料在汽车内饰件尤其是汽车门内饰板的应用。
背景技术：
聚丙烯材料由于成本低、质量轻、耐化学性能好、加工性能优异、易回收等优点，近年来广泛应用于汽车和家电行业，尤其应用于汽车内外饰件，如：门内饰板、仪表板、立柱、座椅护板、保险杠、侧包围、导流板、挡泥板等。然，其在注塑、装车、运输、使用过程中不可避免的会受到硬物的碰擦，从而导致内应力集中，表现为制件表面容易出现肉眼可见的发白现象，这种现象称之为“应力发白”。“应力发白”在塑料粒子进行注塑成型时，由于模具顶针设计的不合理以及材料配方的设计缺陷常常会出现这种现象。这时，可以从两个方面进行改正，首先可以对模具进行微小的改造；其次可以对材料进行微小的配方调整。对于深色的制件（如：深灰、黑色等）内部出现应力集中时，人们不易从外表上观察到发白的现象，这是由于深色的色粉掩盖了事实真相；然对于浅色的制件（如：米黄、本色、），如果内应力集中就会出现肉眼可见的发白现象。就目前技术而言，对于解决应力发白这个现象，尚未有一个较好的方法。
  发明内容：
本发明的目的在于提供一种汽车门内饰板专用抗应力发白聚丙烯复合材料的制备及方法。本发明首次将均聚聚丙烯（HPP）与硅橡胶进行共混切粒制备出共聚聚丙烯抗应力发白剂，其效果显著，比常用的聚烯烃弹性体以及聚乙烯改善共聚聚丙烯抗应力发白效果好。
本发明的一种抗应力发白剂，其由如下组分按照重量份制成：
                       均聚聚丙烯    100份，
                       硅橡胶        30~80份，
                       抗氧剂        0.15~0.6份，
所述抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按重量比2:1的复配。
一种添加上述所述抗应力发白剂的聚丙烯复合材料，其由以下组分按重量份制成：
共聚聚丙烯           100份，
抗应力发白剂        5~40份，
填充改性剂          5~30份，
抗氧剂              0.15~0.6份，
光稳剂              0.1~0.4份，
润滑剂              0.08~0.4份，
偶联剂              0.1~5份，
着色剂              0.3~1.2份。
上述所述填充改性剂为滑石粉、云母粉、碳酸钙中的一种或几种。
上述所述抗氧剂选用四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）与三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）按重量比进行2:1复配使用。
上述所述光稳剂为50%受阻胺光稳定剂2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇硬脂酸酯低聚丙烯混合物（UV-3853PP5）和2-（2-羟基-5-叔幸基苯基）苯并三唑（UV-5411）按重量比进行1：1复配使用。
上述所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺（EBS）和硬脂酸钙按重量比进行3：1复配使用。
上述所述偶联剂为聚丙烯接枝马来酸酐（PP-G）、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种，其中硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、钛酸酯偶联剂为异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯（DN-201）；
所述着色剂为钛白粉、氧化铁黑、钛镍黄、氧化铁红中的一种或几种。
上述所述添加抗应力发白剂的聚丙烯复合材料的制备方法，包括下述步骤：
（1）将100份共聚聚丙烯、5~40份抗应力发白剂、0.1~5份偶联剂按照一定重量份数称好后倒入高速混合机中进行共混2-5分钟，
（2）接着将一定重量的5~30份填充改性剂称好后倒入高速混合机中进行共混2-5分钟，
（3）最后将0.15~0.6份抗氧剂、0.1~0.4份光稳剂、0.08~0.4份润滑剂、0.3~1.2份着色剂称好后倒入高速混合机中进行共混2-5分钟；然后将以上混合好的料粒加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、造粒、装包。
上述所述聚丙烯复合材料可应用于汽车内饰件中，尤其是可应用在汽车门内饰板。
本发明的有益效果在于：
1、          就目前而言，均聚聚丙烯（HPP）主要用于提高共聚聚丙烯的强度和模量，即为共聚聚丙烯的增强改性剂；硅橡胶主要是用于电缆线、医疗、婴幼儿日常用品等领域。本发明首次将均聚聚丙烯（HPP）与硅橡胶进行共混切粒制备出共聚聚丙烯抗应力发白剂，其效果显著，比常用的聚烯烃弹性体以及聚乙烯改善共聚聚丙烯抗应力发白效果好。
2、          本发明制备的新型抗应力发白聚丙烯复合材料，允许注塑模具顶针有少许缺陷。
3、          本发明制备的新型抗应力发白聚丙烯，具有较好的流动性能、刚韧平衡性能，可广泛应用于汽车内外饰件，尤其是汽车门内饰板。
具体实施方式：
     下面结合一些实施例与对比例对本发明作进一步说明。
实施例以及对比例中用到的材料有：
共聚聚丙烯：
PP  K7926    上海赛科；
PP  BX3800    韩国SK；
抗应力发白剂主要原料：
          HPP  S2040    上海赛科；
          硅橡胶A  R420-50     德国瓦克；
          硅橡胶B  KE941-U    日本信越；
常用普通抗应力发白剂：
          POE  8200   陶氏化学；
          HDPE  5070   辽通化工；
填充改性剂：
          滑石粉  AH51210   辽宁艾海；
          碳酸钙  LD1000C  立达超微；
抗氧剂：
       抗氧剂   Irganox1010   瑞士汽巴精化；
抗氧剂   Irganox168    瑞士汽巴精化；
     润滑剂：
润滑剂  EBS  印尼朝阳化学有限公司；
润滑剂  硬脂酸钙  高密市长春助剂有限公司；
     光稳剂：
光稳剂   UV-3853PP5  美国氰特；
光稳剂   UV-5411  美国氰特；
     偶联剂：
           PP-G  1001  上海壮景化工；
     硅烷偶联剂   KH550  南京道宁化工有限公司；
      钛酸酯偶联剂  DN-201  南京道宁化工有限公司；
     着色剂：
           钛白粉  R103  美国杜邦；
           氧化铁黑  XB5099  美国洛克伍德(海明斯)；
           钛镍黄  K2010   美国杜邦；
           氧化铁红  4110FM  上海拜耳乐超细。
 
注：抗应力发白的测试 参考GB/T 14485  1.4m高度  500g钢球  测试样尺寸：220mm*145mm*3mm。落球冲击测试完后，放置24小时后查看应力发白的程度。应力发白程度等级分1-5级共9个等级（依次为1级、1.5级、2级、2.5级、3级、3.5级、4级、4.5级、5级），其中1级肉眼完全看不见应力发白、5级严重应力发白。
测试项目，按照以下标准执行：
熔融指数    g/10min   230℃，2.16kg  GB/T 3682；
拉伸强度    MPa    50mm/min  GB/T 1040；
断裂伸长率   %     50mm/min  GB/T 1040；
弯曲强度   MPa   2mm/min   GB/T 9341;
弯曲模量   MPa   2mm/min   GB/T 9341;
悬臂梁缺口冲击     KJ/m2    GB/T 1843；
本发明所列出的实施例只是本发明的典型实施例，然本发明的保护范围不局限于此。如无特别说明，所述份数均为重量份。
   
实施例1
第一步：制备抗应力发白剂；
将100份均聚聚丙烯S2040、30份硅橡胶R420-50、0.1份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168混合2分钟，将以上混合好的料粒加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。
第二步：制备汽车门内饰板专用抗应力发白聚丙烯复合材料； 
称取100份的PP K7926，5份第一步制备的抗应力发白剂，0.1份的KH550加入高速混合机中混合2min，接着加入5份的滑石粉AH51210混合2min，最后加入0.1份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.05份光稳剂UV-3853PP5、0.05份光稳剂UV-5411、0.06份润滑剂EBS、0.02份润滑剂硬脂酸钙、0.25份钛白粉R103、0.012份氧化铁黑XB5099、0.038份钛镍黄K2010混合2min；将混合好的粒料加入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。具体性能见表-1。
 
对比例1（不添加抗应力发白剂）
称取100份的PP K7926，0.1份的KH550加入高速混合机中混合2min，接着加入5份的滑石粉AH51210混合2min，最后加入0.1份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.05份光稳剂UV-3853PP5、0.05份光稳剂UV-5411、0.06份润滑剂EBS、0.02份润滑剂硬脂酸钙、0.25份钛白粉R103、0.012份氧化铁黑XB5099、0.038份钛镍黄K2010混合2min；将混合好的粒料加入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。具体性能见表-1。
 
对比例2 （添加普通抗应力发白剂POE 8200）
称取100份的PP K7926，5份POE 8200，0.1份的KH550加入高速混合机中混合2min，接着加入5份的滑石粉AH51210混合2min，最后加入0.1份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.05份光稳剂UV-3853PP5、0.05份光稳剂UV-5411、0.06份润滑剂EBS、0.02份润滑剂硬脂酸钙、0.25份钛白粉R103、0.012份氧化铁黑XB5099、0.038份钛镍黄K2010混合2min；将混合好的粒料加入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。具体性能见表-1。
 
对比例3（添加普通抗应力发白剂HDPE 5070）
称取100份的PP K7926，5份HDPE 5070，0.1份的KH550加入高速混合机中混合2min，接着加入5份的滑石粉AH51210混合2min，最后加入0.1份抗氧剂1010、0.05份抗氧剂168、0.05份光稳剂UV-3853PP5、0.05份光稳剂UV-5411、0.06份润滑剂EBS、0.02份润滑剂硬脂酸钙、0.25份钛白粉R103、0.012份氧化铁黑XB5099、0.038份钛镍黄K2010混合2min；将混合好的粒料加入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。具体性能见表-1。
 
实施例2
第一步：制备抗应力发白剂；
将100份均聚聚丙烯S2040、80份硅橡胶KE941-U、0.4份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168混合3分钟，将以上混合好的料粒加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。
第二步：制备汽车门内饰板专用抗应力发白聚丙烯复合材料；
称取100份的PP BX3800，40份的第一步制备的抗应力发白剂， 0.4份的偶联剂DN-201，4.6份的PP-G 1001加入高速混合机中混合5min，接着加入20份的滑石粉AH51210，10份的碳酸钙LD1000C混合5min，最后加入0.4份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168、0.2份光稳剂UV-3853PP5、0.2份光稳剂UV-5411、0.3份润滑剂EBS、0.1份润滑剂硬脂酸钙、1.0份钛白粉R103、0.06份氧化铁黑XB5099、0.08份钛镍黄K2010、0.06份氧化铁红4110FM混合5min；将混合好的粒料加入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。具体性能见表-1。
 
实施例3
第一步：制备抗应力发白剂；
将100份均聚聚丙烯S2040、50份硅橡胶KE941-U、0.3份抗氧剂1010、0.15份抗氧剂168混合5分钟，将以上混合好的料粒加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。
第二步：制备汽车门内饰板专用抗应力发白聚丙烯复合材料；
称取100份的PP BX3800，15份的第一步制备的抗应力发白剂，0.3份的偶联剂DN-201，4.0份的PP-G 1001加入高速混合机中混合4min，接着加入15份的滑石粉AH51210，8份的碳酸钙LD1000C混合4min，最后加入0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份光稳剂UV-3853PP5、0.1份光稳剂UV-5411、0.21份润滑剂EBS、0.07份润滑剂硬脂酸钙、1.0份钛白粉R103、0.06份氧化铁黑XB5099、0.08份钛镍黄K2010、0.06份氧化铁红4110FM混合5min；将混合好的粒料加入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。具体性能见表-1。
 
实施例4
第一步：制备抗应力发白剂；
将100份均聚聚丙烯S2040、60份硅橡胶KE941-U、0.3份抗氧剂1010、0.15份抗氧剂168混合5分钟，将以上混合好的料粒加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。
第二步：制备汽车门内饰板专用抗应力发白聚丙烯复合材料；
称取100份的PP K7926，20份的第一步制备的抗应力发白剂，0.3份的偶联剂DN-201，4.0份的PP-G 1001加入高速混合机中混合4min，接着加入10份的滑石粉AH51210，5份的碳酸钙LD1000C混合4min，最后加入0.2份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.1份光稳剂UV-3853PP5、0.1份光稳剂UV-5411、0.21份润滑剂EBS、0.07份润滑剂硬脂酸钙、1.0份钛白粉R103、0.06份氧化铁黑XB5099、0.08份钛镍黄K2010、0.06份氧化铁红4110FM混合5min；将混合好的粒料加入双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出、造粒、装包。注：高速混合机的温度为60℃，混合转速为200转/分钟；挤出机的温度从喂料到机头依次为180℃、200℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、215℃。具体性能见表-1。
表-1 实施例1~4和对比例1~3基本性能
测试项目 实施例1 对比例1 对比例2 对比例3 实施例2 实施例3 实施例4
熔融指数/(g/10min) 25 27 25 26 21 26 20
拉伸强度/MPa 23.4 25.1 23.3 24.4 24.3 26.5 27.3
断裂伸长率/% 65 37 53 50 121 101 75
弯曲强度/MPa 29 32 29 31 38 39 40
弯曲模量/MPa 1345 1230 1386 1410 2235 1956 1538
悬臂梁缺口冲击/(KJ/m2) 12.3 7.9 10.9 8.6 19.8 13.5 15.3
抗应力发白/级 3.5 5 4 4.5 1.5 2.5 2.0
从以上实施例和对比例可以看出，加入本发明的抗应力发白剂可明显改善复合材料的抗应力发白现象。例如，从表-1中的实施例和对比例1、对比例2、对比例3可看出，实施例1的抗应力发白等级为3.5级，对比例1的抗应力发白等级为5级，对比例2的抗应力发白等级为4级，对比例3的抗应力发白等级为4.5级。
从以上数据可看出，本发明首次将均聚聚丙烯（HPP）与硅橡胶进行共混切粒制备出共聚聚丙烯抗应力发白剂，其效果显著，比常用的聚烯烃弹性体以及聚乙烯改善共聚聚丙烯抗应力发白效果好。本发明的抗应力发白聚丙烯复合材料，具有较好的流动性能、刚韧平衡性能，主要应用于汽车内饰件，尤其适用于汽车门内饰板。

Claims (10)

1.一种抗应力发白剂，其由如下组分按照重量份制成：
                       均聚聚丙烯    100份，
                       硅橡胶        30~80份，
                       抗氧剂        0.15~0.6份，
所述抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按重量比2:1的复配。
2.一种添加如权利要求1所述抗应力发白剂的聚丙烯复合材料，其特征在于，由以下组分按重量份制成：
共聚聚丙烯           100份，
抗应力发白剂        5~40份，
填充改性剂          5~30份，
抗氧剂              0.15~0.6份，
光稳剂              0.1~0.4份，
润滑剂              0.08~0.4份，
偶联剂              0.1~5份，
着色剂              0.3~1.2份。
3.如权利要求2所聚丙烯复合材料的制备及方法，其特征在于，所述填充改性剂为滑石粉、云母粉、碳酸钙中的一种或几种。
4.如权利要求2所述聚丙烯复合材料的制备及方法，其特征在于，所述抗氧剂选用四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按重量比进行2:1复配使用。
5.如权利要求2所述聚丙烯复合材料的制备及方法，其特征在于，所述光稳剂为50%受阻胺光稳定剂2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇硬脂酸酯低聚丙烯混合物和2-（2-羟基-5-叔幸基苯基）苯并三唑按重量比进行1：1复配使用。
6.如权利要求2所述聚丙烯复合材料的制备及方法，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺和硬脂酸钙按重量比进行3：1复配使用。
7.如权利要求2所述聚丙烯复合材料的制备及方法，其特征在于，所述偶联剂为聚丙烯接枝马来酸酐、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种；所述着色剂为钛白粉、氧化铁黑、钛镍黄、氧化铁红中的一种或几种。
8.权利要求2-7所述聚丙烯复合材料的制备方法，包括下述步骤：
（1）将100份共聚聚丙烯、5~40份抗应力发白剂、0.1~5份偶联剂按照一定重量份数称好后倒入高速混合机中进行共混2-5分钟，
（2）接着将一定重量的5~30份填充改性剂称好后倒入高速混合机中进行共混2-5分钟，
（3）最后将0.15~0.6份抗氧剂、0.1~0.4份光稳剂、0.08~0.4份润滑剂、0.3~1.2份着色剂称好后倒入高速混合机中进行共混2-5分钟；然后将以上混合好的料粒加入双螺杆挤出机中进行熔融共混、挤出、造粒、装包。
9.权利要求2所述聚丙烯复合材料在汽车内饰件中的应用。
10.如权利要求9所述应用，其特征在于，所述汽车内饰件为汽车门内饰板。
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